OpenMP
OpenMP je soustava direktiv pro překladač a knihovních procedur pro paralelní programování. Jedná se o standard pro programování počítačů se sdílenou pamětí. OpenMP usnadňuje vytváření vícevláknových programů v programovacích jazycích Fortran, C a C++.
První OpenMP standard pro FORTRAN 1.0 byl publikován v roce 1997. Rok poté byl uvolněn standard pro C/C++. Standard verze 2.0 byl uvolněn pro FORTRAN v roce 2000 a pro C/C++ v roce 2002, verze 3.0 potom v roce 2008. Aktuální je verze 4.0, která byla jako kombinovaná pro jazyky C/C++/FORTRAN uvolněna v roce 2013.
Programovací model OpenMP
Hlavní vlákno (master thread) vytváří podle potřeby skupinu podvláken. Paralelizace programu se pak provádí postupně s ohledem na výkon aplikace, tj. sekvenční program je postupně (podle možností) paralelizován.
OpenMP schéma řešení
Programování v OpenMP
OpenMP se spouští pomocí tzv. direktiv. K vytvoření skupiny vláken použijeme direktivu pragma:
#pragma omp parallel
{
... // každé vlákno vykonává příkazy tohoto bloku
}
K rozdělení práce cyklu mezi vlákna použijeme:
#pragma omp parallel for
for (i=0; i<N; i++) {
... // každé vlákno vykoná část iterací
}
Klauzule modifikují direktivy:
- Private(list) – pro určené proměnné se vytváří jejich kopie v každém vláknu
- Reduction(op:list) – kombinuje (podle určené operace) lokálně spočítané hodnoty do privátní hodnoty uvedené v seznamu
Program hello.f90 v jazyce Fortran 90
program hello
use omp_lib
implicit none
integer: nthr, myth
!$omp parallel private(myth)
!$omp single
nthr=omp_get_num_threads() ! OpenMP funkce (interface omp_lib, určí počet vláken a jeho index)
!$omp end single
myth=omp_get_thread_num()
write(6,*) 'Hello from',myth, & ! myth je lokální ve vlákně private, nthr je globální v procesu share
& 'of',nthr
!$omp end parallel
end program hello
Tučně vyznačený kód provádějí všechna vlákna. Program zkompilujeme a použijeme přitom přepínač -openmp, který aktivuje OpenMP direktivy generující kód vláken:
ifort -openmp -o hello hello.f90
Zkompilovaný program spustíme. Všimněte si, že jednotlivé výstupy jsou v náhodném pořadí, protože pořadí není pro vlákna definováno:
export OMP_NUM_THREADS=4 // Definujeme počet použitých vláken v prostředí OpenMP ./hello Hello from 0 of 4 Hello from 2 of 4 Hello from 3 of 4 Hello from 1 of 4
Kompilace pro sériový běh vyžaduje knihovnu openmp_stubs:
ifort -openmp_stubs -o hello hello.f90 -lpthread
Odkazy
- OpenMP OpenMP na anglické Wikipedii
- The official site for OpenMP
- cOMPunity Community of OpenMP Users, Researchers, Tool Developers and Providers
- TotalView A debugger for OpenMP programs
- Intel® Threading Tools - Intel®Thread Checker, Intel® Thread Profiler
- Dynamic Performance Monitor for OpenMP
- Parawiki page for OpenMP
- PC Cluster Consortium